泥水盾构下穿道路专项施工方案.docx
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泥水盾构下穿道路专项施工方案
1.编制依据、编制原则及编制范围
1.1.编制依据、编制原则
1.1.1.编制依据
(1)国家现行相关法律、法规、标准和中国铁路总公司(原铁道部)现行相关规章制度和规范;
(2)报告
(3)图纸;
(4)施工组织设计;
(5)我公司现场踏勘和调查所获得的信息;
(6)我单位在以往类似的盾构下穿道路工程中总结的施工经验;
(7)我公司客运专线铁路建设的技术水平、管理水平和施工装备水平。
1.1.2.编制原则
以满足业主期望为目标,在深刻理解本标段工程特点、重点与难点的基础上,按照“技术领先、资源可靠、施工科学、组织合理、措施得力”的指导思想,遵循下列原则编制:
(1)质量保证原则
建立完整的工程质量管理体系和控制程序,明确工程质量目标,结合本工程特点与实际情况制定切实可行、有效的工程质量保证措施,施工过程严格进行质量管理与控制,确保工程达到优良质量标准。
(2)工期保障原则
根据业主对本合同段工程工期要求,科学组织施工,合理配置资源,使各项分部工程施工衔接有序,充分利用本项目的资源,以确保总体施工计划的实现,确保总工期。
(3)技术可靠性原则
根据本合同段工程特点,吸收国内外明、暗挖、盾构施工及轨道工程的施工技术、管理方法等成熟经验,编制可靠性高、可操作性强的施工技术方案进行施工,确保工程安全、优质、快速地完成。
(4)经济合理性原则
针对工程的实际情况,本着可靠、经济、合理的原则比选施工方案,并合理配备资源,施工过程实施动态管理,使工程施工达到既优质又经济的目标。
(5)环保原则
充分调查了解工程周边环境情况,施工紧密结合环境保护进行。
合理布置施工场地,加强施工过程环境控制,减少空气、噪音污染,杜绝排放污水、丢弃垃圾等行为对环境的污染,维护交通运输。
响应北京市建设“绿色工地”,实施“环保施工”的号召。
(6)人文施工的原则
建立健全消防、安全、保卫、健康体系,以人为本,维护和保障施工人员的健康安全。
1.2.编制范围
***隧道在里程DK21+730至DK21+750段落下***道路,与***道路相交里程为DK21+741.3,本方案为该段落内盾构隧道施工前以及施工中的保护措施。
2.工程概况
2.1.工程简介
本项目为**工程**标段,位于北京市朝阳区境内。
***隧道为双洞单线隧道,本标段施工的隧道长度为4160m,主要包括:
338米明挖隧道、72米暗挖隧道、3740米盾构隧道、1号井(盾构始发井)、2号井(盾构接收井)、4号井(盾构始发辅助井)。
本标段线路走向平面示意图如图2-1。
图2-1**工程**标线路走向总平面示意图
盾构隧道整体为南北走向,最小平面曲线半径为2500m,最大坡度为25‰,管片内径φ9.5m,管片外径φ10.5m,管片厚度500mm,管片环宽2m。
2.2.***道路概况
**道路为城市次干路,东西走向,道路宽度约40m。
**道路两侧用地以空地为主,兼有村镇企业用地和一类工业用地等,部分空地已进行绿化。
图2-2***道路现状照片
2.3.***隧道与***道路的相互关系
隧道在DK21+730~DK21+750段落下***道路,与***道路相交里程为DK21+741.3,该段落隧道采用盾构法施工,隧道直径为10.5m,管片外径顶部至路面距离为25.315m,相交处盾构隧道左右线中线间距为23.036m,隧道与***道路相交角度约为95°,隧道坡度2.3‰,内轨顶面标高1.535,路面标高为35.3m。
图2-3***隧道与***道路的相互关系
2.4.下***道路路区域地下管线分布情况
通过查阅相关管线资料及现场调查得知盾构穿越过程中所主要影响地下管线分布情况如表2-1所示。
图2-4***隧道与***道路的纵断面图
表2-1下***道路区域主要管线情况调查表
序号
管线名称
里程
埋深
产权单位
1
电力电缆
DK21+720~DK21+730
0.22
北京市路灯管理处
2
电力电缆
DK21+730~DK21+741.3
0.5~0.55
北京市路灯管理处
3
电力电缆
DK21+741.3~DK21+750
0.5~0.55
北京市路灯管理处
4
电力电缆
DK21+750
0.5~0.55
北京市路灯管理处
5
电力电缆
DK21+750~DK21+760
1.0
北京市路灯管理处
6
燃气管道
DK21+720~DK21+730
0.12~0.5
北京燃气集团
7
通信光缆
DK21+730~DK21+741.3
1.0
通信公司
2.5.工程地质及水文地质
2.5.1.工程地质条件
按照地层沉积年代、成因类型、地层岩性及其物理力学性质对地层进行划分,根据本工程盾构隧道地层情况,共划分为3个大层,具体各土层为:
人工填土层(Q4ml)含有素填土;第四系全新统洪积层(Q4al+pl)含有粉质粘土、粉土;第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl)含有粉质粘土、粉土、粉砂、细砂等。
具体各土层岩性及分布特征概述见表2-2。
表2-2土层岩性及分布特征表
沉积年代
岩性名称
状态
密实度
湿度
压缩性
人工填土层(Q4ml)
素填土
松散
湿
第四系全新统
洪积层(Q4al+pl)
粉质粘土
可塑,局部硬塑
中高压缩性
粉土
中密~密实
稍湿~湿
中低压缩性
粉砂
中密
饱和
低压缩性
细砂
中密
饱和
低压缩性
中砂
中密
饱和
低压缩性
第四系上更新统
冲洪积层(Q3al+pl)
粘土
可塑,局部硬塑
中高压缩性
粘土
硬塑
中高压缩性
粉质粘土
可塑,局部硬塑
中低压缩性
粉质粘土
硬塑
中低压缩性
粉土
密实
湿
中低压缩性
细砂
密实
饱和
低压缩性
中砂
密实
饱和
低压缩性
2.5.2.水文地质条件
本工程盾构隧道内分布有3层地下水,其各层地下含水层水位分布情况见表2-3。
表2-3地下水位测量情况表
序号
地下水类型
各水层顶板埋深(m)
稳定水位埋深(m)
稳定水位标高(m)
1
潜水
5.4
7.3
26.43
2
层间水(具承压性)
12.5
10.4
23.33
3
层间水(具承压性)
24.5
24
9.73
2.6.盾构机概况
本标段采用的两台盾构机均为气垫式-泥水平衡式盾构,盾体长度为13m/台(不含刀盘),总长为83m/台(含配套拖车),总装机重量为1544t/台(含配套拖车)。
开挖直径φ10900mm,刀盘转速0~1.8r/min,最大推进速度50mm/min,最大推力12380t,最小转弯半径900m,共1节设备桥和3节拖车。
φ10.9m泥水平衡盾构机见图2-5和2-6。
图2-5φ10.9m泥水平衡盾构机预览图
图2-6φ10.9m泥水平衡盾构机主机剖面图
2.6.1.刀盘设计
盾构刀盘采用辐条式刀盘结构,由8根主梁及8根辅梁组成,刀盘主梁采用梯形箱梁结构,辅梁采用圆形断面结构,共设计有8个牛腿传递扭矩。
刀盘的中部安装鱼尾刀1把、可更换撕裂刀55把、焊接换撕裂刀70把、切刀172把、边刮刀32把、超挖刀2把。
中心鱼尾刀及焊接撕裂刀采用焊接式;可更换撕裂刀采用背装形式;刮刀采用销轴连接式;边刮刀采用螺栓连接式。
盾构的开口率为49%,盾构的开口率为41%。
两台盾构的刀盘开口率均较大,以利于渣土快速进入泥水仓内。
刀盘中心设计一套独立的冲刷系统(P0.1泵),新鲜的浆液注入刀中心面板前部,进行横向冲刷;同时也可对中心开口区域进行径向冲刷,保证中心开口通畅。
此外还有一套独立的全轨迹冲刷系统(P0.2泵),利用泥水仓隔板上的冲刷喷口,可对周边开口区域及刀盘背部进行冲刷,增加此区域浆液的流动性。
以上三个措施都可以降低刀盘泥饼的概率。
刀盘正面图如图2-7。
图2-7盾构刀盘正面图
2.6.2.推进系统
主机向前移动由推进系统来实现,推进系统有25对油缸,共50根,分为6组,总推力配置为12380t。
本工程管片封顶块共有25个拼装点位,推进油缸分布满足本工程所有拼装点位的要求。
推进油缸采用分组设计,掘进时每组油缸的压力均能单独控制,为更好的调整盾构姿态,司机可以调节每组油缸的压力,每组油缸中均配置行程传感器,可为盾构姿态提供相应的参考数据。
在拼装模式下,油缸也可以单独控制。
推进油缸布置简图如图2-8。
图2-8推进油缸布置简图
2.6.3.盾构机设备配置技术参数
根据本标段盾构隧道的地质情况和沿线风险点情况,对盾构机的选型和设计参数均进行了改进和提高,以提高盾构机整体的地质适应性和安全性。
盾构机的设备配置详细参数见表2-4所示。
表2-4盾构机技术参数表
2.6.4.泥水处理系统
本工程选用的泥水处理系统型号为ZXSⅡ-2000/20。
最大处理能力为4000m3/h,由两套处理能力为2000m3/h的处理系统组成。
泥水分离分为两级处理,一级处理40μm以上的颗粒,二级处理20μm以上的颗粒。
ZXSⅡ-2000/20泥浆处理系统技术性能参数:
(1)最大泥浆处理量4000m3/h;
(2)一次除砂分离dm=40μm;二次除泥分离dm=20μm;
(3)渣料筛分能力:
预筛4×160~190t/h,脱水筛8×150~180t/h;
(4)筛分出的渣料含水率≤25%;
(5)装机总功率:
1683kW;
(6)设备噪音≤65dB。
2.6.5.离心机简介
卧螺离心机的工作原理是将处理的悬浮液置于增加的“离心力”作用场下,这样就增加了悬浮液体中固相物料的沉降速度。
转鼓产生高离心力,在转鼓内形成一个清液池。
游离液体和较细固体流向离心机较大的一端,液相物料通过溢流堰排出。
较大的固相物料则沉降在转鼓壁上,形成一层泥饼层。
这些泥饼由螺旋推出。
差速器改变推料器与转鼓的相对速度,使它们以轻微不同的速度转动,以便螺旋将固料推出离心机。
2.6.6.压滤机简介
压滤机过滤部分由整齐排列在主梁上的隔膜滤板、厢式滤板和夹在它们之间的滤布所组成的。
过滤开始时,滤浆在进料泵的推动下,经止推板和压紧板的进料口进入各滤室内,滤浆借助进料泵产生的压力进行固液分离,由于过滤介质(滤布)的作用,使固体留在滤室内形成滤饼,滤液由排液口排出。
若滤饼需要洗涤,可由止推板上的洗涤口通入洗涤水,对滤饼进行洗涤;若需要含水率较低的滤饼,由于配有隔膜滤板,可以在止推板右上角的进气口通入压缩空气,压榨滤饼,进一步降低滤饼的含水率,还可以从压紧板端的进料口通入高压空气,透过滤饼层,进行中间空气穿流,挤压出滤饼中的一部分水份。
3.盾构下***道路总体施工部署
3.1.场地布置
施工场地占地面积共计94540m3,主要布置有龙门吊、管片存放区、砂浆搅拌站、砂仓、膨润土库房、水泥罐、粉煤灰罐、循环水池、料库、加工厂、修理车间等设施。
泥水场地位于项目部围挡内东侧,主要布置有泥水处理设备2套,离心机6套,压滤机4套,钢板渣仓2套,新浆拌制池、清水池、膨化池、迷宫式泥浆沉淀池等设施,离心机位于两台泥水处理系统之间,压滤机位于废浆池南侧。
盾构施工场地和泥水处理场地总平面布置图如图3-1所示。
图3-1盾构施工场地布置图
3.2.资源配置
3.2.1.劳动力配置
盾构施工人员分为管理层与作业层,分别组织、统一管理。
作业层按照工序组建掘进队、综合队和相应作业班组,具体人员配置见表3-1。
表3-1盾构工区作业人员配备表(一台盾构机配置)
序号
岗位
人数
备注
1
技术人员
2
土木值班人员
2
物资部管库员
2
料库值班
3
安全员
2
每班另聘1名兼职安全员
4
掘进班
36
盾构司机4人、班长2、注浆4人、管片安装6人、接管10人、电瓶车司机2人、调车员2人、接料4人、电工2人
5
维保班
4
负责所有设备维修保养
6
门吊司机
2
7
装载机司机
2
兼开叉车
8
信号工
2
9
地面管片、材料倒运、防水材料粘贴人员
4
10
砂浆搅拌站
4
11
泥浆处理系统
6
12
泥浆拌制
10
13
离心机、压滤机
4
合计
80
3.2.2.材料物资计划
泥水盾构掘进施工所需的材料物资计划见表3-2所示。
表3-2主要施工材料计划表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
进浆管
φ400
m
7480
2
排浆管
φ400
m
7480
3
循环水管
φ100
m
7480
4
污水管
φ100
m
7480
5
人行踏板
m
7480
6
管架
个
2805
3个/8m
7
踏板架
个
3740
1个/2m
8
电瓶车轨道
45kg/m
m
14960
单轨
9
拖车轨道
45kg/m
m
600
单轨
10
钢丝绳
m
7480
悬挂风管
11
电缆挂钩
个
11220
12
电线瓷瓶
组
1246
7瓶/组
13
电线
m
52360
φ35
14
高压电缆
100cm2
m
22440
15
管片
2m环宽
环
3740
外径φ10.5m,内径9.5m
16
螺栓
φ30
个
187000
M36
17
螺栓
φ36
个
67320
M30
18
管片防水材料
环
3740
19
管片传力衬垫
环
3740
20
膨润土
t
752.27
未考虑损失
21
CMC
t
3.52
未考虑损失
22
纯碱
t
41.38
未考虑损失
23
水泥
PO42.5
t
20821.7
24
粉煤灰
Ⅱ级
t
28421.6
25
细砂
粒径不大于5mm
t
36437.9
细度模数1.6~2.3
26
槽钢
[20a
m
620
洞口管片拉紧
3.2.3.机械设备配置
泥水盾构施工所需的设备配置、数量、来源及进出场时间见表3-3。
表3-3盾构工区主要施工设备配置表
序号
机械名称
型号规格
数量
设备来源
进场时间
退场时间
使用地点
备注
调配
新购
租赁
分包
留用
1
盾构机
φ=10.9m
2
2
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
新购
2
进浆泵站
630kW
4
2
2
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
3
排浆泵站
800kW
6
2
4
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
4
箱式变压器
200kVA
2
2
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
5
冷却塔
GBNL-125T
2
2
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
6
二次注浆泵
3SNS
2
2
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
7
管片修补台架
8m高
2
2
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
8
内燃机车
25t
8
8
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
备用
9
管片车
30t
14
7
7
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
10
砂浆车
6m3
14
7
7
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
11
人车
大
2
2
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
12
人车
小
4
2
2
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
13
发电机
300kW
2
2
2016.12.30
2019.7.5
盾构机
14
高压清洗机
350Bar
4
4
2016.12.30
2019.7.5
盾构机
15
气体检测仪
XAM7000
1
1
2016.12.30
2019.7.5
盾构机
16
直流电焊机
ZX7-400J
6
6
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
17
管道离心泵
IRG100-200A
4
4
2016.12.30
2019.7.5
循环水池
18
管道离心泵
18.5kW
4
4
2016.12.30
2019.7.5
隧道循环水接力
19
多级增压泵
3kW
12
12
2016.12.30
2019.7.5
泵站密封水
20
泥浆分离系统
2000m3/h
2
1
1
2016.12.30
2019.7.5
泥水处理
1台用直径线的改造
21
压滤机
J1500
4
4
2016.12.30
2019.7.5
泥水处理
22
离心机
CS30-4
6
6
2016.12.30
2019.7.5
泥水处理
23
空压机
20m3
1
1
2016.12.30
2019.7.5
泥水处理
24
气罐
C-15/0.8
1
1
2016.12.30
2019.7.5
泥水处理
25
抽砂泵
NSQ100-18-1
4
2
2
2016.12.30
2019.7.5
泥水处理
26
制浆系统
套
1
1
2016.12.30
2019.7.5
泥水处理
27
皮带输送机
B1000×10.5m
2
2
2016.12.30
2019.7.5
泥水处理
28
渣浆泵
100LZ-A-490×72
10
10
2016.12.30
2019.7.5
泥水处理
离心机压滤机供料
29
装载机
SEM650B
1
1
2016.12.30
2019.7.5
渣场
30
挖机
PC200
1
1
2016.12.30
2019.7.5
渣场
31
长杆泥浆泵
15kW-150-9
6
6
2016.12.30
2019.7.5
泥浆池
32
污水泵
5.5kW
20
20
2016.12.30
2019.7.5
泥水处理
33
门式吊机
MG35/10(改造)
1
1
2016.12.30
2019.7.5
1号井
34
履带吊
QUY450A
1
1
2016.12.30
2017.3.15
1号井
35
履带吊
QUY150A
1
1
2016.12.30
2017.5.15
1号井辅助
36
砂浆搅拌站
HZS35
2
2
2016.12.30
2019.7.5
1号井
37
汽车吊
QY250
1
1
2016.12.30
2017.5.15
1号井辅助
38
装载机
SME650B
2
2
2016.12.30
2019.7.5
1号井
39
发电机
300kW
2
2
2016.12.30
2019.7.5
1号井
40
叉车
14t
1
1
2016.12.30
2019.7.5
1号井
41
叉车
5t
1
1
2016.12.30
2019.7.5
1号井
42
通风机
2×160kW
2
2
2016.12.30
2019.7.5
1号井
43
电梯
1
1
2016.12.30
2019.7.5
1号井
44
TDM泄露试验仪
TDM60/2.5
1
1
2016.12.30
2019.7.5
电工班
45
磁力钻
¢38
1
1
2016.12.30
2019.7.5
电工班
46
悬臂吊
5t
1
1
2016.12.30
2019.7.5
拆装泥浆管
47
注脂泵
2
2
2016.12.30
2019.7.5
盾构隧道
3.3.盾构下***道路施工计划安排
根据目前施工进展情况分析,本标段第一台盾构机于2017年3月16日完成始发掘进。
第二台盾构始发时间预计在6月16日。
盾构正常掘进期间按平均6环/天的施工进度考虑。
则左右线盾构分别下***道路的施工计划安排见表3-4所示。
表3-4盾构下***道路施工计划表
序号
项目名称
开始时间
结束时间
工期(天)
备注
1
右线盾构(1#)始发掘进至南皋路框构前DK19+145
2017年3月16日
2017年4月12日
28
2
右线盾构下穿南皋路后停机
2017年4月13日
2017年4月20日
8
3
右线盾构隧道换装
2017年4月21日
2017年4月28日
8
4
右线盾构掘进至距离机场辅路54m处停机(DK19+760)
2017年4月29日
2017年6月13日
46
5
右线盾构停机检修
2017年6月14日
2017年6月18日
5
6
右线盾构掘进至机场辅路前(右DK19+814)
2017年6月19日
2017年6月23日
5
7
右线盾构下穿机场辅路掘进至DK19+842
2017年6月24日
2017年6月25日
2
8
右线盾构掘进至京密路前DK20+021
2017年6月26日
2017年7月9日
14
9
右线盾构下穿京密路掘进至DK20+063
2017年7月10日
2017年7月12日
3
10
右线盾构掘进至***道路前DK21+725
2017年7月13日
2017年11月17日
127
11
右线盾构下***道路掘进至DK21+761
20
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